Penambah adalah jenis rangkaian digital dalam elektronik digital yang digunakan untuk melakukan operasi penjumlahan. Bahkan operasi perkalian terutama bergantung pada urutan operasi ini. Jadi, ini dapat diimplementasikan dengan cara yang berbeda dengan teknologi yang berbeda pada rentang arsitektur yang berbeda. Desain penambah berkecepatan tinggi & andal adalah tujuan utama dalam aplikasi tertanam & operasi pemfilteran. Ada berbagai jenis penambah yang tersedia seperti penambah pembawa riak , Penambah batu Kogge, Penambah Pohon Spanning, Penambah kung Brent, Penambah awalan paralel, Penambah pandangan ke depan, Penambah batu kogge jarang, dll. Artikel ini membahas ikhtisar tentang Tambahan Batu Kogge r atau KSA.
Apa itu Penambah Batu Kogge?
Penambah Kogge–Stone atau KSA adalah bentuk awalan paralel dari CLA (penambah carry-lookahead) . Penambah ini menggunakan lebih banyak area untuk diimplementasikan dibandingkan dengan penambah Brent–Kung, meskipun penambah ini memiliki fan-out yang rendah di setiap tahap, sehingga meningkatkan kinerja node proses CMOS pada umumnya. Namun, kemacetan kabel sering kali menjadi masalah bagi KSA.
Kogge Stone Adder atau KSA merupakan adder yang sangat cepat digunakan dalam berbagai pemrosesan sinyal prosesor (SPP) untuk melakukan fungsi aritmatika terbaik. Jadi kecepatan operasi penambah ini dapat dibatasi dengan membawa propagasi dari input ke output. Secara umum, KSA adalah penambah awalan paralel yang memiliki keistimewaan penjumlahan terbaik tergantung pada waktu desain yang digunakan untuk rangkaian aritmatika berbasis kinerja tinggi dalam industri.
Diagram Sirkuit Penambah Batu Kogge
Diagram Kogge-Stone Adder ditunjukkan di bawah ini. Jenis penambah ini dianggap sebagai desain penambah arsitektur tercepat dan paling umum, terutama untuk penambah berkinerja tinggi dalam industri. Dalam jenis penambah ini, operator dihasilkan dengan sangat cepat dengan menghitungnya secara paralel dengan peningkatan biaya area.
Struktur pohon sinyal carry propagagate & generate ditunjukkan pada diagram di bawah ini. Dalam tambahan ini, jaringan pembangkitan Carry adalah blok yang sangat signifikan yang mencakup tiga blok; Sel hitam, sel abu-abu, dan buffer. Jadi sel warna hitam digunakan terutama dalam penghitungan sinyal pembangkitan & penyebaran, sel abu-abu terutama digunakan dalam penghitungan sinyal pembangkitan yang diperlukan dalam penghitungan jumlah dalam tahap pasca-pemrosesan dan Buffer terutama digunakan untuk menyeimbangkan sinyal efek pemuatan.
Bagaimana Kogge Stone Adder Bekerja?
Penambah Kogge-Stone melacak bit 'menghasilkan' & 'menyebarkan' secara internal untuk rentang bit yang serupa dengan semua penambah carry-lookahead. Kita mulai dengan rentang 1-bit, di mana satu kolom dalam penambahan menghasilkan bit carry ketika kedua input adalah 1 (logis AND) & bit carry akan merambat jika tepat satu input adalah 1 (logis XOR). Jadi, Kogge-Stone Adder mencakup tiga tahap pemrosesan untuk menghitung jumlah bit; tahap Pra-pemrosesan, jaringan pembangkitan Carry, dan tahap Pasca-pemrosesan. Jadi ketiga langkah ini terutama terlibat dalam operasi penambah ini. Ketiga tahap ini dibahas di bawah ini.
Tahap Pra-pemrosesan
Tahap prapemrosesan ini melibatkan komputasi sinyal yang dihasilkan dan disebarkan yang setara dengan setiap pasangan bit dalam A dan B.
Pi = Ai x Bi
Gi = Ai dan Bi
Jaringan Generasi Carry
Pada tahap pembuatan carry, kami menghitung carry yang setara dengan setiap bit. Jadi pelaksanaan operasi ini dapat dilakukan secara paralel. Setelah komputasi carry dilakukan secara paralel, carry tersebut disegmentasi menjadi bagian-bagian kecil. Sebagai sinyal perantara, ia menggunakan sinyal carry propagate & generate yang ditentukan oleh persamaan logika di bawah.
CPi:j = Pi:k + 1 dan Pk:j
CGi:j = Gi:k + 1 atau (Pi:k + 1 dan Gk:j)
Pasca Pemrosesan
Tahap pasca-pemrosesan ini sangat umum bagi semua penambah keluarga carry look-ahead dan melibatkan perhitungan jumlah bit.
Ci – 1 = (Pi dan Cin) atau Gi
Si = Pi = x atau Ci – 1
Penambah Batu Kogge 4-bit
Dalam penambah Kogge-Stone 4-bit, setiap tahap vertikal menghasilkan bit “propagate” & “generate”. Carry dihasilkan pada tahap akhir di mana bit-bit ini di-XOR melalui propagasi pertama setelah input di dalam kotak persegi untuk menghasilkan jumlah bit.
Misalnya; jika propagasi dihitung dengan XOR ketika A=1 & B=0 maka menghasilkan propagasi o/p sebagai 1. Di sini, nilai pembangkitan dapat dihitung dengan AND ketika A = 1, B = 0, dan pembangkitan nilai o/p adalah 0. Demikian pula, semua bit penjumlahan dihitung untuk Input: A = 1011 & B = 1100 Output kemudian jumlah = 0111 dan carry Cout = 1. Dalam penjumlahan ini lanjutkan dengan lima output dalam perluasan di bawah ini.
S0 = (A0^B0)^𝐶𝐼𝑁.
S1 = (A1^B1)^(A0 & B0).
S2 = (A2 ^B2) ^ (((A1 ^ B1) & (A0 & B0)) | (A1 & B1)).
S3 = (A3 ^ B3) ^ ((((A2 ^ B2) & (A1 ^ B1)) & (A0 & B0)) | (((A2 ^ B2) & (A1 & B1)) | (A2 &
B2))).
S4 = (A4^B4)^((((A3^B3) & (A2^B2)) & (A1 & B1)) | (((A3^B3) & (A2 & B2)) | (A3 & B3 ))).
Keuntungan dan Kerugian
Itu kelebihan penambah Batu Kogge termasuk yang berikut ini.
- Penambah batu Kogge adalah penambah yang sangat cepat
- Ini adalah versi lanjutan untuk penambah awalan paralel
- Penambah ini membantu mengurangi konsumsi daya serta penundaan dibandingkan dengan logika tipe konvensional lainnya.
- Ini berfokus pada waktu desain & paling baik untuk aplikasi berkinerja tinggi.
- Penambah ini dibuat sangat efisien pada filter FIR dibandingkan dengan jenis penambah lainnya dengan pengurangan besar dalam daya komputasi, area, dan waktu.
Itu kelemahan penambah batu Kogge termasuk yang berikut ini.
- Adder ini menggunakan lebih banyak area untuk diterapkan dibandingkan dengan Brent–Kung adder, meskipun penerapannya lebih sedikit pada setiap tahap, sehingga meningkatkan tipikal CMOS kinerja simpul proses.
- Bagi penambah Kogge – Stone, kemacetan kabel sering kali menjadi masalah.
Aplikasi
Penerapan penambah Kogge – Stone meliputi yang berikut ini.
- Penambah Kogge Stone digunakan dalam berbagai prosesor pemrosesan sinyal untuk melakukan fungsi aritmatika yang sangat cepat.
- Ini adalah ekstensi untuk carry look-ahead adder, yang digunakan untuk melakukan penambahan sangat cepat dalam sistem komputasi berkinerja tinggi.
- Jenis penambah ini digunakan dalam aplikasi pemrosesan sinyal.
- Penambah ini digunakan secara luas di industri terutama untuk rangkaian aritmatika berbasis kinerja tinggi.
- Jenis penambah ini biasanya digunakan untuk penambah lebar karena menunjukkan penundaan terendah di antara struktur lainnya.
- KSA membantu menjumlahkan angka yang lebih besar dengan menggunakan lebih sedikit area, tenaga, dan waktu.
- Ini digunakan secara luas di berbagai sistem VLSI seperti mikroprosesor arsitektur & arsitektur DSP khusus aplikasi.
Apa itu Penambah Awalan Paralel?
Penambah awalan paralel adalah jenis penambah yang menggunakan operasi awalan untuk melakukan penjumlahan yang efisien. Penambah ini berasal dari penambah carry look-ahead dan cocok untuk penjumlahan biner melalui kata yang luas.
Penambah mana yang cocok untuk penambahan cepat?
Penambah carry-lookahead cocok untuk penambahan cepat dalam logika digital karena penambah ini hanya meningkatkan kecepatan dengan mengurangi jumlah waktu yang diperlukan untuk memutuskan membawa bit.
Apa algoritma penambah Kogge-Stone?
Algoritma penambah Kogge-Stone adalah struktur CLA awalan paralel yang memiliki fan-out rendah di setiap tahap agar lebih efektif dalam node proses CMOS normal.
Jadi, ini adalah gambaran umum tentang penambah Kogge-Stone yang merupakan versi penambah carry look-ahead yang paling terkenal. Penambah ini hanya menghasilkan sinyal pembawa dalam waktu O (log2N) & secara luas dianggap sebagai desain penambah terbaik. Jadi penambah ini memiliki arsitektur yang paling sering digunakan terutama untuk penambah berkinerja tinggi dalam industri. Oleh karena itu, KSA ini mencakup tata letak reguler dan merupakan penambah khusus karena fan-out paling sedikit atau kedalaman logika terkecil. Jadi penambah ini menjadi penambah yang sangat cepat dengan area yang luas. Ini pertanyaan buat anda, apa itu carry look-ahead adder?
